基于无电流传感器的永磁同步电机系统模型预测控制

针对无任何相电流传感器的三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,提出基于扩张状态观测器(ESO)的无电流传感器模型预测转矩控制(MPTC)策略。为了进行电流反馈以实现高精度控制,两个相电流传感器是必不可少的,为此采用ESO技术构造无电流传感器,以实现对PMSM驱动系统相电流和时变定子电阻的快速准确估计;为了减小转矩和磁链脉动、提高控制性能,给出PMSM驱动系统的MPTC设计方法。所设计基于ESO无电流传感器的MPTC策略能够使PMSM驱动系统不仅可靠稳定运行,而且具有满意的动态性能和较强的鲁棒性。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

一种用于SPMSM的改进型滑模模型参考自适应系统观测器

为了提高表贴式永磁同步电机（SPMSM）无传感器控制系统的精度和稳定性，针对传统PI控制存在鲁棒性不足的问题，提出了一种采用带有线性校正项的快速超螺旋滑模模型参考自适应系统观测器（FSTA-SM-MRASO）。所提观测器将快速超螺旋算法（FSTA）与模型参考自适应系统（MRAS）观测器相结合，构建了基于FSTA\|SM\|MRASO的SPMSM无传感器矢量控制系统。通过MATLAB/Simulink平台进行仿真，验证了所提策略的有效性。     

基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机饱和凸极性响应分析及转子位置估计

提出一种基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机(SPMSM)无位置传感器控制方法。利用持续方波电压变角度励磁的方式,在电机静止时提取αβ坐标系下高频响应电流的峰值包络线,通过包络线的正弦程度来反映饱和凸极性响应;并针对传统的方波电压注入法,设计了一种简化的信号处理方法,避免在基波电流和高频响应电流提取时滤波器的使用,并消除滤波器所带来的时间延迟问题,提高位置估计精度。通过基于RTLAB的SPMSM硬件在环系统进行仿真和实验验证,结果表明:简化后的方波信号注入法能有效实现转子位置估计,适用于较低开关频率下的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制。     

一种新型SPMSM无位置传感器驱动系统研究

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM),提出了一种基于新型反电动势观测器的无位置传感器驱动系统控制方案。为了实现无传感器控制,该系统在传统反电动势观测器的基础上进行了一定的改进,并引入锁相环(PLL)来确保估算器能够快速、准确地获取转子位置信息和转速信息,从而实现电机的转子磁场定向及转速调节。建立了系统数学模型、控制系统结构框架,并且对该速度/位置估算器原理进行了理论分析及Matlab仿真验证。最后,基于TMS320F2808的永磁同步电机实验平台进行了相关实验,实验结果验证了该控制算法具有调速范围宽、动态响应快、带载能力强及系统可行性、实用性强等特点。     

基于电流观测器的PMSM反推终端滑模控制

针对永磁同步电机单电流传感器控制系统,研究了基于电流观测器的PMSM反推终端滑模控制策略。在单相电流传感器的PMSM控制系统上,设计了自适应观测器实现对另两相电流和时变定子电阻的准确观测,提高了系统的可靠性。将反推控制与终端滑模控制进行结合,研究了一种基于终端滑模负载观测器的反推控制方法,有效地提高系统的收敛速度,增强系统的鲁棒性。利用李雅普诺夫理论证明了系统的稳定性。仿真及实验验证了系统具有良好动态性能。     

永磁同步电机单电流传感器系统的三相电流重构策略

电流传感器受制造工艺与使用环境等因素的影响,在永磁同步电机驱动系统运行时可能失效.为提高系统的容错控制能力,该文提出一种新的基于自适应观测器的单电流传感器矢量控制策略.该策略首先在旋转坐标系下建立电流自适应观测器的数学模型,然后对唯一可测量的相电流进行坐标变换与低通滤波,计算出电流自适应观测器所需要的电流误差信息,并使...     

PMSM无位置传感器控制中的相电流检测

在PMSM的无位置和无速度传感器控制驱动方面,构建了一种基于滑模变结构理论的状态观测器,同时,针对传统的三相电流检测或母线电流检测方式中存在的不足,根据基尔霍夫定理,提出了一种更为经济简洁的相电流检测方法,应用于PMSM矢量控制系统中,能准确有效地估算出转子磁链位置角.最后,采用TMS320C24X验证了检测和控制方法的正确性.     

表面式永磁同步电机无源非奇异快速终端滑模控制

考虑逆变器非线性因素对调速系统的影响,从能量和鲁棒性的角度研究了表面式永磁同步电机(SPMSM)调速系统.首先推导了包含逆变器的SPMSM系统统一端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)数学模型,基于能量成形方法和PCHD原理,设计了SPMSM调速系统的无源控制器,简化了控制算法,保证了系统全局稳定,逆变器非线性扰动由扩张状态观测器进行补偿.针对速度外环响应速度慢、鲁棒性差的问题设计了非奇异快速终端滑模速度控制器并得到q轴期望的电流.仿真和实验结果表明,所提控制方法使转速跟踪速度快、鲁棒性强,提高了整个系统的动静态性能.     

基于LCL的风电并网逆变器无传感器控制

基于LCL滤波器的风电并网逆变器(LCL-GCI)需要增加传感器去检测电容电压或者电容电流来抑制LCL滤波器存在的固有谐振问题,提高了系统的控制成本,降低了系统的运行可靠性。鉴于此,在分析虚拟磁链观测思想和LCL-GCI数学模型的基础上,提出了LCL-GCI的无电网和无电容电压传感器控制技术,只检测变换器侧电流和直流母线电压,通过状态重构的方法设计电网电压观测器和LCL电容电压和电流观测器。利用观测器输出的电容电流进行前馈控制,从而实现了LCL-GCI的有源阻尼控制。采用低通滤波器来代替纯积分器来设计观测器,使得系统具有较强的抗干扰、抗负载扰动能力。实验结果表明,LCL-GCI的无传感器控制技术能够减少传感器数量,降低系统的控制成本,具有一定的应用价值。     

表贴式永磁同步电机无速度传感器混合控制

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM)重载起动、全速范围内无传感器控制,提出了一种新型的混合控制方法。电机低速时用脉动高频信号注入法;高速时用改进滑模观测器法,用饱和函数代替开关函数来减弱滑模算法的固有抖振,设计截止频率随转速可变的滤波器从而实现补偿角的定值化。提出了结合两种方法优点,在两种方法之间的平滑切换的算法。仿真结果表明,该混合控制器方法可以准确观测转子位置和速度,实现电机的无传感器控制,系统具有良好的稳定性和鲁棒性。     

电流滞环型永磁同步电机驱动系统的相电流传感器容错控制

为了实现永磁同步电机驱动系统在发生相电流传感器故障条件下的可靠运行,提出了一种容错控制方法。该永磁同步电机驱动系统采用id 0控制方法,开关策略采用电流滞环方式。基于统计学方法,提出了可靠度的概念,并据此分析了相电流传感器故障。提出了最小电流偏差绝对值法,以确保一旦发生相电流传感器故障后,三相电流值能在任意两个相邻采样周期内得到及时更新。对传统电流滞环控制和容错型电流滞环控制算法进行了对比分析。基于Matlab/Simulink和dSPACE1103,进行了仿真和实验研究,证明了所提容错控制方法的正确性和可靠性。     

级联式无刷双馈风力发电机功率绕组电流检测系统容错控制研究

为了提高级联式无刷双馈风力发电系统的可靠性,提出一种基于模型参考自适应方法的新型电流观测器,用于功率侧绕组电流传感器的故障诊断及容错控制。在功率侧定子磁链定向双同步速坐标系下,建立级联式无刷双馈发电机的数学模型并从中提取控制绕组电流状态空间方程作为参考模型;在构建可调模型时,通过矩阵分离来避免时变系统复杂的极点配置问题;基于李雅普诺夫稳定性理论构造电流观测器的自适应律,其中非理想稳态不可忽略的功率绕组电流微分项通过公式推导证明能够用可调模型的输出进行置换。仿真分析结果表明,所构建的观测器精度高,具备在控制系统中替代功率绕组电流传感器工作的能力,能够实现系统容错控制。     

无刷直流电机的单周期平均转矩控制策略

针对非理想梯形反电动势引起的无刷直流电机转矩脉动问题,设计了一种新颖的单周期平均转矩控制策略。该算法使用流入系统的能量来计算反馈平均转矩,可确保平均转矩在每个开关周期内跟踪参考值。由于不需要知道反电动势和精确的转子位置信息,避免了复杂观测器的使用,也不需要电流传感器来测量电机相电流,仅使用2个传感器获取直流母线电压和电流计算输入能量即可。最后,试验结果验证了新型控制方案能将电机转矩脉动减少30%以上。     

一种表贴式永磁同步电机无位置传感器低速控制策略

永磁同步电机在零速或低速下的无位置传感器控制技术主要是基于电机的凸极特性,而表贴式永磁同步电机(surface mounted permanent magnet synchronous motor,SPMSM)磁路结构对称,凸极特性不明显。传统高频信号注入法利用电感饱和效应构造的"饱和凸极"估计SPMSM转子位置,且在电流环反馈和位置观测环节使用滤波器,造成电流环响应和位置估计延迟。针对上述问题,该文提出一种基于新型高频方波注入法的SPMSM无位置传感器低速控制策略,通过将磁场定向控制周期与电压注入周期分离,直接利用电压注入周期内两相静止轴系下的高频响应电流得到转子位置估计值,实现了在电流环反馈和位置观测环节均无需使用滤波器。同时,为抑制逆变器非线性因素对转子观测精度的影响,采用向d轴依次注入幅值相等、方向相反的两个电压矢量。最后通过2.2kW SPMSM无位置传感器控制系统验证该控制策略的有效性。     

基于增强型自适应观测器的永磁同步电机无速度传感器

为满足表贴式永磁同步电机(SPMSM)在全速范围内实现无位置/速度传感器运行的需要,本文研究了一种增强型自适应观测器.该增强型自适应观测器在自适应转速观测器中结合了适用于SPMSM的高频注入法,高频注入信号的误差响应信号在低速段起主导作用,校正自适应观测器的输出信号.随着转速逐渐增高,高频注入信号的作用逐渐减弱,直到一定转速后自适应观测器单独作用,这使其不但具有很好的动态特性而且在低速包括零速时也可以保证估算精度.这种增强型自适应观测器结合了两种方法的优点,实现电机无速度闭环起动,且在不同速度区域之间可以平滑过渡.实时实验证明了该增强型自适应观测器的有效性及实用性.     

基于无传感器控制的内置式永磁同步电机系统自抗扰控制器适应性研究

为了提高无传感器控制的内置式永磁同步电机（IPMSM）暂态过程的响应能力和控制平稳性,引入自抗扰控制（ADRC）技术设计电流环,将交叉耦合项作为未知扰动进行观测,以提高控制精度,减少电流的振荡量与超调量;采用线性扩张观测器(LESO)技术提取位置信息,与滑模观测器相比,系统抖振小,具有更高的控制效率和稳定性。对比基于PI电流环无传感器控制系统的收敛速度及跟踪平滑性的仿真和试验结果表明,采用自抗扰控制技术设计的电流环无传感器控制系统适应性更好,电流谐波小,能够实现平滑跟踪。     

基于电流估算的永磁同步电机伺服控制系统设计

在有位置精度要求的伺服电机控制应用场合,为了降低电机控制系统的成本,设计了一种永磁同步电机(PMSM)的无电流传感器控制方法。基于矢量控制策略,通过电机定子电压方程对定子电流进行迭代估算,根据系统响应速度要求,对控制器参数进行了设计,利用Bode图分析了系统的带宽,在不使用电流传感器的情况下实现了PMSM位置环、速度环和电流环控制,通过仿真验证了该控制器参数的有效性。在表贴式永磁同步电机(SPMSM)上进行了位置控制实验,动态响应效果满足设计要求,验证了该方案的有效性和可行性。     

SMPMSM驱动系统的无位置传感器控制

为了实现面装式永磁同步电机(SMPMSM)驱动系统在位置传感器故障下的容错运行,提出基于无模型自适应观测器实现逆变器死区的合理补偿;再通过逆变器参考电压及SMPMSM的定子电流,设计基于微分代数的转子位置估计器,实现SMPMSM驱动系统全速度范围内的转子位置和转速估计。在理论分析的基础上,建立了无位置传感器控制的SMPMSM驱动系统模型,通过系统仿真结果证实所提出的SMPMSM驱动系统无位置传感器控制方案的有效性及技术优势。     

凸极式永磁无刷直流电机无位置传感型瞬时转矩观测

电磁转矩的准确观测是实现永磁无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)直接转矩控制(direct torquecontrol,DTC)的关键。另外,有些BLDCM还具有一定的凸极现象,增加了电磁转矩观测的难度。为此,该文针对凸极式BLDCM-DTC驱动提出一种无位置传感器型电磁转矩观测器。该观测器利用BLDCM定子电流状态方程构建一个转子反电动势自适应的定子电流观测器,利用自适应机制推导出转子反电动势辨识值;根据辨识的转子反电动势,采用锁相环输出平稳的转子位置角观测值;基于该观测角,计算出电磁转矩,实现凸极式BLDCM-DTC系统平稳运行。实验结果表明,所提观测器观测的电磁转矩与实际值非常接近;无位置传感器DTC系统动态响应迅速,稳态运行平稳,最低运行转速可达33 r/min。     

一种感应电机无速度传感器系统的电流传感器容错控制策略

在无速度传感器感应电机驱动系统中,需要利用电流传感器提供电流信号以实现速度估计。然而,电流传感器作为驱动系统的脆弱部件,易发生故障。当电流传感器出现故障时,系统控制性能显著恶化。为进一步提高感应电机驱动系统的可靠性,该文研究一种适用于感应电机无速度传感器系统的电流传感器容错控制策略。该方案通过坐标变换实现电流传感器的故障诊断,并利用二阶广义积分器–锁频环重构故障电流信息,并将其反馈到基于滑模观测器的速度估计方案中,实现感应电机无速度传感器控制系统的电流传感器容错控制。此外,在所提出的控制策略中进一步采用改进型二阶广义积分器–锁频环,以克服直流偏置带来的不利影响。最后,利用实验测试验证所研究方法的可行性。